CN100338824C - 具有bga连接的印刷电路板组件 - Google Patents

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Abstract

一种电连接器，具有包含一个或多个印刷电路板组件的外壳。每个印刷电路板组件有多条信号线和地线。连接在印刷电路板组件上的是一个基底。多个插槽置于基底的一个侧面内，用于安插印刷电路板组件。基底另一面有多个收容孔，用于接收多个可熔元件，可熔元件最好是焊球。基底内的贯穿孔提供了一条插槽至收容孔的通道。焊球通过金属元件，如触点或焊剂，连接到延伸至插槽内的信号线的端点。

Description

具有BGA连接的印刷电路板组件
技术领域
本发明涉及一种具有球栅阵列(BGA)连接的印刷电路板组件。
背景技术
在现有技术中，球栅阵列连接器是众所周知的，美国专利号5,730,606里广泛论述了该类连接器，其整个内容在这里并入作为参考。这类连接器通常包括可熔元件(最好是球形的焊球)，可熔元件位于电路基板的电接触片(contact pad)上或置于一个球形的收容孔(pocket)中。多个焊球通常作为一个球栅阵列引用。一个集成电路可以安装在一个塑料或陶瓷的基板PCB材料(FR-4)上，和球栅阵列形成电连接。球栅阵列连接器的优点在于封装尺寸更小、优良的电性能和更低的轮廓线(profile)。
球栅阵列已经用于与印刷电路板连接。例如，FCI Electronics公司的美国专利号6,183,301 B1和6,083,047已经公开了具有球栅阵列连接的印刷电路板，其整个内容在这里并入作为参考。一般地，本发明涉及一种具有改进的BGA连接的改进了的电连接器。在一个实施例中，本发明涉及在印刷电路板的走线和可熔元件或焊球之间具备改进连接的改进了的印刷电路板组件。
发明内容
本发明的一个电连接器包括具有一个基底的外壳、至少一个电路板、至少一个可熔元件和一个金属元件。至少一个电路板置于所述外壳内，并包含至少一条信号线。至少一个可熔元件置于外壳的基底内，金属元件把信号线的第一个端点连接到至少一个可熔元件上。尽管金属元件可以有许多实施例，但是金属元件最好有一对臂状物，在其之间安装至少一个电路板。
连接器也可以具有至少一个焊片，其把金属元件连接到信号线的第一个端点上。焊片最好置于印刷电路板的一个侧面的一部分上。在另一个优选的实施例中，连接器具有另一个置于焊片另一侧面上的焊片，使得金属元件和两个焊片相接触，从而在至少一个可熔元件和印刷电路板信号线之间形成电连接。
在一个优选的实施例中，至少一个电路板包括一个可以插入到外壳中并从外壳拔出的组件。至少一个印刷电路板最好插入外壳基底的一个插槽中，且金属元件置于基底插槽内。
外壳基底最好在每个插槽内具有一些贯穿孔，贯穿孔与印刷电路耦合组件的每条信号线相对应。每个贯穿孔下方有一个内置可熔元件的收容孔。每个金属元件最好从插槽开始穿过贯穿孔延伸至收容孔中。于是形成一个从信号线到金属元件再到可熔元件的电连接。通过把其它电子元件的焊片的接点与此可熔元件相匹配，可以使其它电气元件和此连接器相匹配。
在其他优选实施例中，没有使用金属元件。在这些实施例中，电路板组件插入一个基底插槽中，焊剂被加热后在基底插槽内流动，从而在焊剂和电路板信号线之间形成电连接。焊剂还流过基底从而与可熔元件相接。于是形成一个从PCB信号线到焊剂再到可熔元件的电连接。
本发明的其他特性将在下文阐述。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的连接器的组件图；
图2是图1示出的优选实施例的一部分的组件图；
图3是图1示出的连接器的基底部分的一个优选实施例的顶部透视图；
图3A是图3中的细节部分3A的放大图；
图4是图3示出的基底的底部透视图；
图5是根据本发明的一个优选实施例的一个印刷电路板和一个基底的组件图；
图5A是根据本发明的另一个优选实施例的一个印刷电路板和一个基底的组件图；
图5B是穿过已安装组件的图5A示出的一个基底收容孔的剖面图；
图6A是根据本发明的另一个优选实施例的一个印刷电路板和一个基底的组件图；
图6B是穿过已安装组件的图6A示出的一个基底收容孔的剖面图；
图7是一个将要连接到一个电气元件上的图1示出的连接器的优选实施例的侧视图。
具体实施方式
图1描述了根据本发明的一个优选实施例的一个电连接器10的一个优选实施例的组件。如此实施例所示，连接器10是一个直角连接器，但这并不是必需的。连接器10最好有一个外壳12，多个印刷电路板组件14和一个基底16。其中印刷电路板组件最好可以从外壳12上拔出。
在图1的优选实施例中，连接器10有五个印刷电路板组件14。本发明的连接器10可以有任意数量的印刷电路板14，为了说明的目的，图中显示了十一个。印刷电路板14可以包含许多应用程序以及与应用程序有关的电路。
图1描述了外壳12的一个实施例的一部分。外壳12可以使用任何合适的材料制成，譬如热塑性塑料。外壳12有多个导入孔(leadin hole)18。导入孔用于安插适配连接器(图中没有示出)的端子。外壳12可以有任意数量的导入孔，因此图1只示出了外壳12的一部分。如图所示，每个导入孔18和印刷电路板组件14的接触端子20对齐。
每个图2所示的印刷电路板组件14最好包括一个基板16，基板上有多条信号线22和多条地线24。基板16有一个与地线24相通的接地触点。接地触点最好是一个可熔元件，焊球则更佳。在一个优选实施例中，多个印刷电路板焊片28可连接到信号线22上。在其他优先实施例中，没有使用焊片。印刷电路板焊片28最好是由焊料构成。置于基板上方的是一种介电材料，譬如可以是一个绝缘隔板30。置于绝缘隔板上方的是一个绝缘罩32。介电材料30和绝缘罩32连接到基板16上，以形成一个图2所示的印刷电路板组件14。置于每个信号线22的一端的是一个接触端子20。如图1和图2所示，接触端子20和外壳的导入孔18对齐。接触端子20用于接纳其他连接器相应的触点，从而在信号线22和其他电气元件之间形成电连接。
图3和图4的透视图示出的是一个外壳基底16，其连接在图1所示的印刷电路板组件14上。图3是基底16的顶部透视图，图4是基底16的底部透视图。外壳基底16最好由高温塑料材料制成。基底16最好构造成一个单片并被浇铸，但不必一定如此。如图6的剖面图(下文将阐述)所示，基底16用于在信号线22和电线24与其他电气元件，譬如印刷电路版，之间形成连接。
如图3所示，可以有多个插槽36置于基底16内。每个插槽36可以安插一个如组件图5A所示的印刷电路板组件14。尽管图5显示只有一个印刷电路板组件14将要插入到一个插槽36中，但应理解印刷电路板组件14可以置于如图1所示的每个基底插槽36中。可以进一步理解，基底16可以包含任意数量的插槽36。
在每个插槽内有多个贯穿孔38。一个贯穿孔38对应于印刷电路板的一条信号线22，这点根据图5最容易理解。可以使用任意数量的贯穿孔。贯穿孔38从基底顶部延伸到基底底部内置的收容孔39，参考图3、图4和图5A不难理解这点。和基底顶部相反，基底底部最好是扁平的，没有任何插槽。
图5B是穿过已安装组件的图5A示出的一个收容孔39的剖面图，是每个收容孔的代表。如图所示，一个金属元件44穿过贯穿孔38向下延伸到收容孔39中。在示出的优选实施例中，贯穿孔38的直径或者横截面小于收容孔39。这是因为贯穿孔38只需具备可以安插一个管脚(prong)44的大小，而收容孔39必须具备足以容纳可熔元件48的大小。贯穿孔38和收容孔39的形状和大小可以是各式各样的，但必须适合任何相配的金属元件44和可熔元件48。
在一种优选实施例中，一个金属元件40置于每个贯穿孔38内。如图3和图4所示，金属元件40从基底顶部开始，穿过贯穿孔38延伸至基底收容孔39中。金属元件40可以采用任何一种形状。例如，如图5所示，金属元件40可以有一个穿过贯穿孔并延伸至贯穿孔底部的管脚44和一对电气连接到电路板的信号线的管脚46，如图5和图6所示。每个印刷电路板组件14最好有一个置于其侧面较低部位上的焊片28。焊片28和信号线22有电连接。管脚对46可以与焊片相接触，从而使信号线22和金属元件40形成电连接。
如图4所示，置于每个收容孔39内的是一个可熔元件48。当连接器10连接到另一元件，例如另一个电路板上时，可熔元件48在此印刷电路板组件的信号线22和另一元件的电路之间提供电连接。可熔元件48最好是焊球。每个可熔元件48置于一个基底收容孔39内。金属元件的单个管脚44延伸至此收容孔中，使得可熔元件熔化时可以附着到此基底收容孔中各自的单个管脚上，从而形成电连接。
图7描述的是连接器10适配于另一个电气元件50(在本实施例中示出的示一个印刷电路板)的示意性剖面图。图7还描述了电气元件50、可熔元件48和电路板组件14之间的电连接。如图所示，印刷电路板组件14的每个可熔元件48延伸到靠近匹配印刷电路板组件50的对应的接受孔52(最好是一个焊片)上。于是在印刷电路板组件10和匹配印刷电路板组件50之间形成电连接。匹配印刷电路板组件50在此作为示例提供。应当理解许多其他适配组件或连接器都可以和组件10配合使用，这里组件50只是为了说明的目的而提供。
如图所示，组件14插进一个基底插槽36中，固定在金属元件40的管脚对46之间。焊片28和一个管脚对46接触，从而在该组件信号线和金属元件40之间形成电连接。单个管脚44从管脚对46和插槽36延伸至收容孔39内，并在收容孔里连接到可熔元件48上。如图所示，贯穿孔38比收容孔39窄，可容纳单个管脚44，而收容孔39则可以容纳更大的可熔元件48。置于插槽36、贯穿孔38和收容孔39内的是焊剂，其熔化后可以使金属元件40、焊片28和可熔元件熔合在一起。
如上所述的连接器50和基底16相适配。图7还示出了和可熔元件48相适配的连接器的触点52。
在另一个优选实施例中，如图6A和6B所示，未使用金属元件44。这两幅图和图5A和5B类似，不同之处仅在于没有使用金属元件40。每个印刷电路板组件14插进一个基底插槽36中。焊剂70或其他合适的材料置于插槽36内和基底贯穿孔38和收容孔39中。焊剂70加热后在插槽、贯穿孔和收容孔中流动，并附着到焊片或信号线上。于是焊剂70提供一条从信号线到可熔元件的电连接。尽管在本实施例中使用了焊片，但其不是必需的。
形成连接器10的方法最好包括如下步骤：组装每个印刷电路板组件14，接着把每个印刷电路板组件14插进一个外壳12。如果使用金属元件40，此方法还包括把每个信号线置于金属元件40的管脚对之间。然后通过把电路板组件插入基底插槽完成此方法。如果使用焊剂，则加热焊剂使之在插槽36里及信号线和金属元件40周围流动。接着把每个可熔元件48插入外壳基底收容孔39。基底16连接到印刷电路板组件上，再把基底16和组件14一起连接到外壳12上。接着把一个电气元件和基底16对齐，并连接到基底16上。如图5所示，此过程包括在每个可熔元件48和电连接器50的一个相应元件之间形成电连接，这可通过加热使可熔元件48流动形成电连接来实现。
本发明一个实施例的优点在于利用金属元件40在电路板组件14和焊球48之间形成电连接，与焊球48熔化后直接附着到电路板组件14上相比，金属元件40可以提供更加可靠的连接。而且，金属元件40可以为电路板组件14提供更好的横向支承。
本发明使用基底16的实施例的优点在于基底16为电路板组件14和其他电气元件50提供了一个匹配结构。基底容纳焊球，提供一个安装电路板组件的结构，并为熔化焊球以在焊球和电气元件50间形成一条可靠连接提供了分立的收容孔。
本发明广义上包括一个在内壁上具有可熔元件的印刷电路板组件10。应当理解，尽管上文已经在描述本发明的结构和功能细节的同时，阐述了当前发明的众多特性和优点，但这些仅是示意性说明，只要在本发明的主旨和所附的权利要求书所声称的条款的广义保护范围内，可以对细节部分(尤其是部件的外形、大小和排列)作出改变。

Claims (8)

1.一种电连接器，其包括：
包含一个外壳基底的外壳，所述外壳基底包括一个具有插槽的第一侧面；
至少一个置于外壳基底中的插槽内的电路板，所述至少一个电路板包含至少一条具有第一个端点的信号线；
至少一个置于外壳基底内的可熔元件；以及
从所述可熔元件延伸到所述至少一条信号线的第一端的金属触点，该金属触点将所述至少一条信号线的第一端电连接到至少一个可熔元件上，所述金属触点包括一个穿过外壳基底中的一个贯穿孔延伸到所述至少一个可熔元件的单个管脚，以及设置在所述插槽内的一对管脚，其中所述的一对管脚限定了一个凹槽，并且所述至少一个电路板被装配在这个凹槽内，以及装配在外壳基底中的插槽内。
2.权利要求1所述的连接器，还包括至少一个把所述金属触点连接到所述至少一条信号线的第一端上的焊片。
3.权利要求1所述的连接器，其中外壳基底包括一个带有供所述至少一个可熔元件使用的收容孔的第二侧面，并且所述贯穿孔将所述收容孔连接到插槽。
4.权利要求1所述的连接器，其中至少一个电路板还包括一个连接到信号线的第二个端点的端子。
5.权利要求1所述的电连接器，还包括：
位于所述至少一个电路板上的多条地线。
6.权利要求1所述的连接器，其中所述至少一个电路板包括一个基板，及一个位于基板上方的绝缘板。
7.权利要求6所述的连接器，其中所述至少一个电路板还包括一个置于基板和绝缘板之间的绝缘隔板。
8.权利要求1所述的连接器，其中所述可熔元件是焊球。
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